JP7049781B2 - 導電性部材、電気化学反応単位、および、電気化学反応セルスタック - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、導電性部材に関する。

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、「発電単位」という）は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という）と、導電性の集電部材とを備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。集電部材は、単セルを構成する空気極または燃料極に電気的に接続される。

発電単位を構成する集電部材として、１枚の金属板に孔開け加工や曲げ起こし加工を施すことによって製造された集電部材が知られている（例えば、特許文献１参照）。この集電部材において、上記金属板における曲げ起こされた部分以外の部分により構成される部分（以下、「第１の導電性部分」という）は、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に直交する略平板状の部分である。第１の導電性部分には、貫通孔が形成される。また、上記金属板における曲げ起こされた部分により構成される第２の導電性部分は、第１の方向視における上記貫通孔を形成する第１の導電性部分の内周から、第１の導電性部分の表面に交差する方向に延伸する板状部分を含む部分である。

特開２０１３－５５０４２号公報

上述した従来の集電部材では、例えば、ＳＯＦＣの運転時等において、集電部材が熱膨張・熱収縮を繰り返すことに伴い生ずる応力が、集電部材の特定の箇所（例えば、集電部材において、第１の導電性部分と第２の導電性部分との境界線に直交する第２の方向（ただし、第２の導電性部分の先端側とは反対の方向）における貫通孔の端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所（すなわち、後述する孔端部対向部であり、孔端部対向部は集電部材の一部である）に集中する。その結果、集電部材における特定の箇所においてひび割れが発生するおそれがある、という課題がある。

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」ともいう）の構成単位である電解セル単位を構成する集電部材にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応単位にも共通の課題である。また、このような課題は、１枚の金属板に孔開け加工や曲げ起こし加工を施すことによって製造された集電部材に限らず、他の方法により製造された集電部材にも共通の課題である。さらに、このような課題は、電気化学反応単位を構成する集電部材に限らず、金属を含み、第１の方向に直交する略平板状であり、貫通孔が形成された第１の導電性部分と、金属を含み、第１の方向視における上記貫通孔を形成する第１の導電性部分の内周から第１の導電性部分の表面に交差する方向に延伸する板状部分を含む第２の導電性部分と、を備える導電性部材一般に共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される導電性部材は、金属を含み、第１の方向に直交する略平板状であり、貫通孔が形成された第１の導電性部分と、金属を含み、前記第１の方向視における前記貫通孔を形成する前記第１の導電性部分の内周から前記第１の導電性部分の表面に交差する方向に延伸する板状部分を含む第２の導電性部分と、を備える導電性部材において、前記貫通孔は、前記第１の方向視で、前記第１の導電性部分と前記第２の導電性部分との境界線に直交する第２の方向において、前記境界線を通る直線と前記第１の導電性部分の内周との２つの交点の間を結んだ仮想線分の全体に面する第１の孔部分と、前記第２の方向において、前記仮想線分に対して前記第１の孔部分とは反対側に位置し、かつ、前記仮想線分に平行な第３の方向における前記境界線の一方側で、前記第１の孔部分に連続する第２の孔部分と、前記第２の方向において、前記仮想線分に対して前記第１の孔部分とは反対側に位置し、かつ、前記第３の方向における前記境界線の他方側で、前記第１の孔部分に連続する第３の孔部分と、を有する。本導電性部材は、第１の導電性部分に形成された貫通孔が、上述した仮想線分によって、上述のような第１の孔部分と第２の孔部分と第３の孔部分とに分けられるような構成である。そのため、本導電性部材では、導電性部材における孔端部対向部が、第１の導電性部分と第２の導電性部分との境界線の位置に一致しない。すなわち、導電性部材における孔端部対向部は、第１の導電性部分と第２の導電性部分との境界線の位置のように、第１の導電性部分に略平行な表面に交差する方向に延伸した板状部分と連続しておらず（たとえば、折れ曲がってはおらず）、第１の導電性部分に略平行な略平板形状となる。ここで、導電性部材における孔端部対向部は、第１の導電性部分と第２の導電性部分との境界線に直交する第２の方向（ただし、第２の導電性部分の先端側とは反対の方向）における貫通孔の端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所である。従って、本導電性部材によれば、例えばＳＯＦＣの運転時等において、導電性部材が熱膨張・熱収縮を繰り返す際に、導電性部材の特定の箇所（例えば、孔端部対向部）に応力が集中することを抑制することができる。そのため、本導電性部材によれば、導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

（２）上記導電性部材において、前記仮想線分上における前記第１の導電性部分の幅と前記第２の導電性部分の幅とは、互いに等しい構成としてもよい。本導電性部材では、第１の導電性部分と第２の導電性部分との境界線の位置に、段差が存在しない。そのため、本導電性部材によれば、導電性部材の特定の箇所（例えば、孔端部対向部）に応力が集中することを効果的に抑制することができ、導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを効果的に抑制することができる。

（３）上記導電性部材において、前記第１の導電性部分と前記第２の導電性部分とのそれぞれは、Ｃｒを含有する板状の金属部材と、前記金属部材の表面に形成され、前記金属部材からのＣｒの拡散を抑制する被覆層と、を有する構成としてもよい。本導電性部材によれば、金属部材の特定の箇所（例えば、孔端部対向部を構成する部分）において、被覆層にひび割れが発生することを抑制することができる。従って、本導電性部材によれば、被覆層によって金属部材からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

（４）上記導電性部材において、以下の式（１）を満たす構成としてもよい。
２×ｔａ ＜ ΔＷａ／２ ＜ Ｗａｍ／２ ・・・（１）
ただし、
Ｗａｍ：前記境界線から前記境界線に直交する方向に前記第２の導電性部分の表面に沿って距離Ｌ１だけ離れた第１の位置における前記第２の導電性部分を構成する前記金属部材の幅（以下、「距離Ｌ１の位置における幅Ｗａｍ」という）
ΔＷａ：前記境界線から前記第２の方向に前記距離Ｌ１だけ離れた位置における前記金属部材の開口幅Ｗａｏから、前記幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍを差し引いた差分（Ｗａｏ－Ｗａｍ）
ｔａ：前記第１の位置における前記被覆層の厚さ
本導電性部材によれば、第２の導電性部分を構成する金属部材の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍを比較的大きくすることができ、かつ、金属部材の表面に被覆層を形成しても部材（部位）同士の干渉の発生を抑制することができる。従って、本導電性部材によれば、第２の導電性部分を構成する金属部材の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍが小さくなることに伴って導電性部材による集電機能が低下することを回避しつつ、部材（部位）同士の干渉に起因する被覆層の剥離や部材の破損等の発生を抑制することができる。

（５）上記導電性部材において、以下の式（２）および式（３）を満たす構成としてもよい。
ΔＷｂ／２ ＜ Ｗｂｍ／２ ・・・（２）
Σｔｂ ＜ Ｄ ・・・（３）
ただし、
Ｗｂｍ：前記第２の導電性部分を、前記境界線を基準として、前記第１の導電性部分に略平行な姿勢となるように回転させた仮想状態において、前記境界線から前記第２の方向に距離Ｌ２だけ離れた第２の位置における前記第２の導電性部分を構成する前記金属部材の幅（以下、「距離Ｌ２の位置における幅Ｗｂｍ」という）
ΔＷｂ：前記仮想状態において、前記第２の位置における前記第１の孔部分を構成する前記金属部材の開口幅Ｗｂｏから、前記幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍを差し引いた差分（Ｗｂｏ－Ｗｂｍ）
Ｄ：前記仮想状態において、前記第２の位置における前記第３の方向の前記第２の導電性部分を構成する前記金属部材の外周上の点から前記貫通孔を形成する前記第１の導電性部分の内周までの最短距離
Σｔｂ：前記最短距離の両端の位置における前記被覆層の厚さの和
本導電性部材によれば、金属部材を曲げ加工により製造する場合において、第２の導電性部分２３２を構成する金属部材の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍを比較的大きくすることができ、かつ、金属部材の表面に被覆層を均一に形成することができる。従って、本導電性部材によれば、第２の導電性部分２３２を構成する金属部材の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍが小さくなることに伴って導電性部材による集電機能が低下することを回避しつつ、被覆層によって金属部材からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

（６）上記導電性部材において、前記被覆層は、スピネル型酸化物とペロブスカイト型酸化物との少なくとも一方を含む構成としてもよい。本導電性部材によれば、被覆層によって金属部材からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

（７）上記導電性部材において、前記第２の孔部分を形成する角部の内、前記第３の方向において前記第３の孔部分に最も近い角部と、前記第３の孔部分を形成する角部の内、前記第３の方向において前記第２の孔部分に最も近い角部と、の少なくとも一方は、Ｒ形状である構成としてもよい。第２の孔部分を形成する角部の内、第３の方向において第３の孔部分に最も近い角部、および、第３の孔部分を形成する角部の内、第３の方向において第２の孔部分に最も近い角部は、導電性部材における上記孔端部対向部である。本導電性部材では、導電性部材における上記孔端部対向部がＲ形状であるため、応力が集中することを極めて効果的に抑制することができ、ひび割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。

（８）上記導電性部材において、前記導電性部材は、固体酸化物形の電気化学反応単位用の導電性部材である構成としてもよい。本導電性部材によれば、固体酸化物形の電気化学反応単位用の導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

（９）本明細書に開示される電気化学反応単位は、固体酸化物を含む電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記電気化学反応単セルに対して前記第１の方向の一方側に配置され、前記空気極または前記燃料極に電気的に接続された集電部材として機能する上記導電性部材と、を備える。本電気化学反応単位によれば、集電部材として機能する導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

（１０）上記電気化学反応単位において、前記電気化学反応単位は、燃料電池発電単位である構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、燃料電池発電単位用の集電部材として機能する導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

（１１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数の電気化学反応単位の少なくとも１つは、上記電気化学反応単位である。本電気化学反応セルスタックによれば、電気化学反応セルスタックを構成する少なくとも１つの電気化学反応単位に含まれる導電性部材の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、導電性部材、導電性部材と電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）とを備える電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。 図４および図５のＶＩ－ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。 図４および図５のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。 空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示すフローチャートである。 空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示す説明図である。 空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示す説明図である。 空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示す説明図である。 本実施形態における空気極側集電部材２００の詳細構成を示す説明図である。 本実施形態における空気極側集電部材２００の詳細構成を示す説明図である。 空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２を境界線ＢＬを基準として第１の導電性部分２３１に略平行な姿勢となるように回転させた仮想状態を示す説明図である。 比較例における空気極側集電部材２００Ｘの構成を示す説明図である。 本実施形態における燃料極側集電部材３００の詳細構成を示す説明図である。 変形例における空気極側集電部材２００の詳細構成を示す説明図である。 変形例における空気極側集電部材２００の詳細構成を示す説明図である。 変形例における空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２を境界線ＢＬを基準として第１の導電性部分２３１に略平行な姿勢となるように回転させた仮想状態を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ－１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１（および後述する図６，７）のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１（および後述する図６，７）のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。

各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。

各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。

燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における複数の発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における複数の発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。図５の上部には、発電単位１０２の一部分のＹＺ断面構成が拡大して示されている。また、図６は、図４および図５のＶＩ－ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４および図５のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電部材２００と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材３００と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿通される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。

また、図５の部分拡大図に示すように、本実施形態では、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面は、導電性の被覆層１５２により覆われている。被覆層１５２は、例えば、スピネル型酸化物（例えば、Ｍｎ_１．５Ｃｏ_１．５Ｏ_４やＭｎＣｏ_２Ｏ_４、ＺｎＣｏ_２Ｏ_４、ＺｎＭｎ_２Ｏ_４、ＺｎＭｎＣｏＯ_４、ＣｕＭｎ_２Ｏ_４等）やペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬａやＳｒを含有する複合酸化物）を含むように構成されている。以下の説明では、特記しない限り、インターコネクタ１５０は、「被覆層１５２に覆われたインターコネクタ１５０」を意味する。

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２の上下方向（第１の方向）の一方側（下側）に配置された燃料極（アノード）１１６と、電解質層１１２の上下方向の他方側（上側）に配置された空気極（カソード)１１４とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４）を支持する燃料極支持形の単セルである。

電解質層１１２は、Ｚ方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。

空気極１１４は、Ｚ方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極１１４は、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。

燃料極１１６は、Ｚ方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極１１６は、例えば、Ｎｉと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子（例えば、ＹＳＺ）とからなるサーメットにより形成されている。

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。

図４～６に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。

図４，５，７に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。

図４，５，７に示すように、燃料極側集電部材３００は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材３００は、例えば、ニッケルやニッケル合金等の導電性材料により形成されている。燃料極側集電部材３００は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触すると共に、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における燃料極側集電部材３００は、インターコネクタ１５０の代わりに下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電部材３００は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。燃料極側集電部材３００の構成については、後に詳述する。燃料極側集電部材３００は、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。

図４～６に示すように、空気極側集電部材２００は、空気室１６６内に配置されている。図５の部分拡大図に示すように、空気極側集電部材２００は、金属部材２１０と、金属部材２１０の表面に形成された導電性の被覆層２２０とを備えている。金属部材２１０は、例えばフェライト系ステンレス等のＣｒを含有する金属により形成されている。また、金属部材２１０の最表面側は、Ｃｒ酸化物（例えば、Ｃｒ_２Ｏ_３（クロミア））を含む酸化被膜層２１８により構成されている。

また、被覆層２２０は、例えば、スピネル型酸化物（例えば、Ｍｎ_１．５Ｃｏ_１．５Ｏ_４、ＭｎＣｏ_２Ｏ_４、ＺｎＣｏ_２Ｏ_４、ＺｎＭｎ_２Ｏ_４、ＺｎＭｎＣｏＯ_４、ＣｕＭｎ_２Ｏ_４等）やペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬａやＳｒを含有する複合酸化物）を含むように構成されている。被覆層２２０は、金属部材２１０の表面に、略均一の厚さ（例えば、１μｍ～５０μｍ、好ましくは５μｍ～３０μｍ）で形成されている。被覆層２２０は、金属部材２１０からのＣｒの拡散を抑制する。これにより、例えば、空気極１１４のＣｒ被毒の発生が抑制される。

空気極側集電部材２００は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電部材２００は、インターコネクタ１５０の代わりに上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電部材２００は、このような構成であり、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。空気極側集電部材２００の構成については、後に詳述する。空気極側集電部材２００は、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。

Ａ－２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電部材２００を介して上側のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材３００を介して下側のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３および図５に示すように、燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。

Ａ－３．空気極側集電部材２００の詳細説明：
Ａ－３－１．空気極側集電部材２００の製造方法：
空気極側集電部材２００について詳細に説明するにあたり、理解の容易のため、まず空気極側集電部材２００の製造方法を説明する。図８は、空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図９から図１１は、空気極側集電部材２００の製造方法の一例を示す説明図である。

はじめに、金属部材２１０を用意し、該金属部材２１０に複数のスリットＳＬを形成する（Ｓ１１０、図９参照）。なお、ここで言う金属部材２１０は、加工前のものであり、以下に説明する加工が行われることによって、上述した空気極側集電部材２００を構成する金属部材２１０（図５参照）とされるものである。金属部材２１０は、Ｃｒを含む金属（例えば、フェライト系ステンレス）製の略平板状部材であり、その厚さは、例えば、０．０５ｍｍ～１ｍｍ、好ましくは、０．１ｍｍ～０．５ｍｍである。金属部材２１０は、特許請求の範囲における金属板に相当する。

また、金属部材２１０に形成される各スリットＳＬの平面視（Ｚ軸方向視）での形状は、例えば、略Ｕ字状（すなわち、矩形を構成する４辺の内の３辺に沿って所定の幅を有するような形状）である。スリットＳＬは、金属部材２１０における所定の部分を打ち抜き等によって切除することにより形成された欠損部分であってもよいし、刃状の道具で形成された切り込みであってもよい。すなわち、本明細書において、用語「スリット（又は「孔」）」は切り込みも含む概念である。スリットＳＬの幅Ｗｓは、例えば、２μｍ～３ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍ～２ｍｍである。スリットＳＬの幅Ｗｓは、スリットＳＬの全体を通じて略一定であってもよいし、スリットＳＬにおける各位置で互いに異なっていてもよい。

また、本実施形態では、金属部材２１０に、互いに同じ向きの複数のスリットＳＬが、上記３辺の内の２辺が対向する方向（図９のＸ軸方向）に沿って所定の間隔をあけて並ぶように配置され、その並べられた複数のスリットＳＬにより構成されるスリット群ＳＬＧが、上記２辺が対向する方向に直行する方向（図９のＹ軸方向）に沿って所定の間隔をあけて並ぶように配置される。すなわち、複数のスリットＳＬは、金属部材２１０上に略格子状に配置される。

次に、直線状のエッジ部分を有する治具を用いて、金属部材２１０における複数のスリットＳＬのそれぞれに面する特定部分ＳＰを、所定の位置で、所定の方向に垂直な方向に曲げ起こす（Ｓ１２０、図１０参照）。この曲げ起こしの際の上記所定の位置における上記所定の方向は、図９および図１０に示す第１の仮想直線ＶＬ１の位置における第１の仮想直線ＶＬ１に平行な方向（Ｘ軸方向）である。すなわち、特定部分ＳＰは、第１の仮想直線ＶＬ１の位置で、第１の仮想直線ＶＬ１に垂直な方向（Ｙ軸方向）に曲げ起こされる。このように、金属部材２１０におけるスリットＳＬに面する特定部分ＳＰとは、スリットＳＬの全体に面する部分に限られず、スリットＳＬの一部分に面する部分であってもよい。なお、曲げ起こし前の状態における特定部分ＳＰの平面視（Ｚ軸方向視）での形状は、例えば矩形である。

図９に示すように、第１の仮想直線ＶＬ１は、特定部分ＳＰの曲げ起こし前の状態において、金属部材２１０に形成されたスリットＳＬを、Ｚ軸方向視で、第１のスリット部分ＳＬＰ１と、第２のスリット部分ＳＬＰ２と、第３のスリット部分ＳＬＰ３とに仮想的に分けるような直線である。ここで、第１のスリット部分ＳＬＰ１は、スリットＳＬの延伸方向における両端部を除く部分であり、第２のスリット部分ＳＬＰ２および第３のスリット部分ＳＬＰ３は、上記両端部に相当する部分である。すなわち、第２のスリット部分ＳＬＰ２は、第１の仮想直線ＶＬ１に対して第１のスリット部分ＳＬＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、上記所定の位置における上記所定の方向（第１の仮想直線ＶＬ１の位置における第１の仮想直線ＶＬ１に平行な方向）の一方側（Ｘ軸負方向側）において第１のスリット部分ＳＬＰ１に連続する部分である。また、第３のスリット部分ＳＬＰ３は、第１の仮想直線ＶＬ１に対して第１のスリット部分ＳＬＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、上記所定の位置における上記所定の方向（第１の仮想直線ＶＬ１の位置における第１の仮想直線ＶＬ１に平行な方向）の他方側（図９のＸ軸正方向側）において第１のスリット部分ＳＬＰ１に連続する部分である。このように、本実施形態では、特定部分ＳＰの曲げ起こしの際の上記所定の位置における上記所定の方向を規定する第１の仮想直線ＶＬ１が、図９に示すような比較仮想直線ＶＬ０（スリットＳＬを複数の部分に仮想的に分けないような直線）ではなく、スリットＳＬを上記３つの部分（ＳＬＰ１、ＳＬＰ２、ＳＬＰ３）に仮想的に分けるような直線として設定される。

本実施形態では、上述したスリット群ＳＬＧを構成する各スリットＳＬにおける第１の仮想直線ＶＬ１の位置に治具の直線状のエッジ部分が当てられた状態で、各特定部分ＳＰが一度に（一工程で）曲げ起こされる。このようなスリット群ＳＬＧ単位での特定部分ＳＰの曲げ起こしが、順番に実行される。なお、特定部分ＳＰの曲げ起こしは、必ずしもスリット群ＳＬＧ単位で実行される必要はなく、個々の特定部分ＳＰ単位で順番に実行されてもよいし、同列に並ぶように配置されている特定部分ＳＰについて一度に（一工程で）実行されるとしてもよいし、すべての特定部分ＳＰについて一度に（一工程で）実行されるとしてもよい。また、特定部分ＳＰの曲げ起こしの角度（すなわち、第１の金属部分２１１の表面（Ｚ軸に略直交する表面）と第２の金属部分２１２（後述）の表面とのなす角）θ１は、例えば、５度以上、９０度以下であり、好ましくは、５度以上、２０度以下である。

特定部分ＳＰの曲げ起こし（Ｓ１２０）の完了時には、図１０に示すように、金属部材２１０は、特定部分ＳＰ以外の部分により構成される略平板状の第１の金属部分２１１と、金属部材２１０における曲げ起こされた略平板状の特定部分ＳＰにより構成される第２の金属部分２１２とを有する構成となる。この状態では、略平板状の第１の金属部分２１１に、特定部分ＳＰの曲げ起こし前の状態におけるスリットＳＬと特定部分ＳＰとが占める領域に相当する複数の貫通孔（以下、「金属部材貫通孔」という）ＨＯｍが形成されていることとなる。

次に、直線状のエッジ部分を有する治具を用いて、金属部材２１０の複数の第２の金属部分２１２のそれぞれにおける先端部分ＥＰを、所定の位置で、所定の方向に垂直な方向に折り曲げる（Ｓ１３０、図１１参照）。この折り曲げの際の上記所定の位置における上記所定の方向は、図１０および図１１に示す第２の仮想直線ＶＬ２の位置における第２の仮想直線ＶＬ２に平行な方向（Ｘ軸方向）である。すなわち、先端部分ＥＰは、第２の仮想直線ＶＬ２の位置で、第２の仮想直線ＶＬ２に垂直な方向（Ｙ軸方向）に折り曲げられる。なお、折り曲げ後の状態における先端部分ＥＰの平面視（Ｚ軸方向視）での形状は、例えば矩形である。また、先端部分ＥＰの曲げ方向（第２の仮想直線ＶＬ２を中心とした回転方向）は、上述した特定部分ＳＰの曲げ方向（第１の仮想直線ＶＬ１を中心とした回転方向）とは反対方向である。なお、先端部分ＥＰの折り曲げの角度（すなわち、後述する第３の金属部分２１３の表面と第４の金属部分２１４の表面とのなす角）θ２は、例えば、５度以上であり、好ましくは９０度以下、より好ましくは３０度以下である。

本実施形態では、先端部分ＥＰの折り曲げは、上述した特定部分ＳＰの曲げ起こしと同様に、上述したスリット群ＳＬＧに対応する複数の第２の金属部分２１２の単位で、順番に実行される。なお、先端部分ＥＰの折り曲げは、個々の先端部分ＥＰ単位で実行されてもよいし、同列に並ぶように配置されている先端部分ＥＰについて一度に（一工程で）実行されるとしてもよいし、すべての先端部分ＥＰについて一度に（一工程で）実行されるとしてもよい。

先端部分ＥＰの折り曲げ（Ｓ１３０）の完了時には、図１１に示すように、各第２の金属部分２１２は、折り曲げられた特定部分ＳＰにより構成され、Ｚ軸方向に直交する略平板状の第４の金属部分２１４と、第２の金属部分２１２における第４の金属部分２１４以外の部分である略平板状の第３の金属部分２１３とを有する構成となる。すなわち、金属部材２１０は、第１の金属部分２１１と、第３の金属部分２１３および第４の金属部分２１４（すなわち、第２の金属部分２１２）とを有する構成となる。加工前の金属部材２１０に対する上述した加工を経て、上述した空気極側集電部材２００を構成する金属部材２１０（図５参照）が製造される。

次に、金属部材２１０に被覆層２２０を形成する（Ｓ１４０）。被覆層２２０の形成は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法により塗布され、その後必要に応じて熱処理が実行されることにより実現される。以上の工程により、空気極側集電部材２００の製造が完了する。

Ａ－３－２．空気極側集電部材２００の詳細構成：
図１２および図１３は、本実施形態における空気極側集電部材２００の詳細構成を示す説明図である。図１２には、図６のＸ１部のＸＹ断面構成が拡大して示されている。また、図１３には、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩの位置における空気極側集電部材２００のＹＺ断面構成が示されている。以下、主として図５、図１２および図１３を参照して、空気極側集電部材２００の詳細構成を説明する。

図５、図１２および図１３に示すように、空気極側集電部材２００は、第１の導電性部分２３１と、第２の導電性部分２３２とを備えている。また、第２の導電性部分２３２は、第３の導電性部分２３３と、第４の導電性部分２３４とを有している。第１の導電性部分２３１は、金属部材２１０の内の第１の金属部分２１１（図１１等参照）と、第１の金属部分２１１の表面を覆う被覆層２２０とから構成された部分である。また、第３の導電性部分２３３は、金属部材２１０の内の第３の金属部分２１３（図１１等参照）と、第３の金属部分２１３の表面を覆う被覆層２２０とから構成された部分である。また、第４の導電性部分２３４は、金属部材２１０の内の第４の金属部分２１４（図１１等参照）と、第４の金属部分２１４の表面を覆う被覆層２２０とから構成された部分である。

本実施形態では、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１は、インターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）に接触しており、各第４の導電性部分２３４は、単セル１１０の空気極１１４に接触している。また、第３の導電性部分２３３は、第１の導電性部分２３１と各第４の導電性部分２３４とをつないでいる。空気極側集電部材２００は、このような構成であるため、上述したように、単セル１１０の空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。

なお、図５の部分拡大図に示すように、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１と空気極１１４との間、および、第４の金属部分２１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１３９が配置されている。これらのスペーサー１３９の存在により、空気極側集電部材２００が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、空気極側集電部材２００を介した空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）との電気的接続が良好に維持される。

空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１は、Ｚ軸方向に直交する略平板状である。ここで、Ｚ軸方向に直交する略平板状とは、Ｚ軸方向に直交する厳密な平板形状に限られず、Ｚ軸方向に直交する仮想平面に対して５度未満の傾きを有する部分を備える形状を含む。例えば、第１の導電性部分２３１における後述する第２の孔部分ＨＰ２と第３の孔部分ＨＰ３とに挟まれた部分（図１２および図１３のＹ１部）が、Ｚ軸方向に直交する仮想平面に対して５度未満の傾きを有しており、第１の導電性部分２３１における他の部分が、Ｚ軸方向に直交する仮想平面に平行であるとしてもよい。

また、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１には、複数の貫通孔ＨＯｃが形成されている。第１の導電性部分２３１に形成された貫通孔ＨＯｃは、金属部材２１０に形成された金属部材貫通孔ＨＯｍ（図１１参照）に対応する孔である。すなわち、金属部材貫通孔ＨＯｍが形成された金属部材２１０の表面が被覆層２２０に覆われることによって製造された空気極側集電部材２００において、金属部材貫通孔ＨＯｍに対応する位置に形成される孔が貫通孔ＨＯｃである。

また、空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２は、Ｚ軸方向視における貫通孔ＨＯｃを形成する第１の導電性部分２３１の内周（より具体的には、図１２および図１３のＹ１部の縁部）から、第１の導電性部分２３１の表面（Ｚ軸に略平行な表面）に交差する方向に延伸する板状部分（すなわち、第３の導電性部分２３３）を含んでいる。第１の導電性部分２３１の表面と第３の導電性部分２３３の表面とのなす角は、上述した空気極側集電部材２００の製造の際の特定部分ＳＰの曲げ起こしの角度θ１（図１０参照）に略一致する。また、第２の導電性部分２３２は、さらに、境界線ＢＬとは反対側の先端側に、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分（第４の導電性部分２３４）を含んでいる。第３の導電性部分２３３の表面と第４の導電性部分２３４の表面とのなす角は、上述した空気極側集電部材２００の製造の際の先端部分ＥＰの折り曲げの角度θ２（図１１参照）に略一致する。

図１２に示すように、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１に形成された貫通孔ＨＯｃは、第１の孔部分ＨＰ１と、第２の孔部分ＨＰ２と、第３の孔部分ＨＰ３とを有している。第１の孔部分ＨＰ１は、Ｚ軸方向視で、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向であり、特許請求の範囲における第２の方向に相当する）において、仮想線分ＶＳの全体に面している。ここで、仮想線分ＶＳは、境界線ＢＬを通る直線（すなわち、第１の仮想直線ＶＬ１）と、第１の導電性部分２３１の貫通孔ＨＯｃを形成する内周と、の２つの交点Ｐ１，Ｐ２の間を結んだ仮想的な線分である。なお、ここで言う「第１の孔部分ＨＰ１が仮想線分ＶＳの全体に面している」とは、第１の導電性部分２３１のみに注目して（すなわち、第２の導電性部分２３２の存在は考慮せずに）、Ｚ軸方向視での第１の孔部分ＨＰ１と仮想線分ＶＳとの関係を規定するものである。

また、第２の孔部分ＨＰ２は、Ｚ軸方向視で、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向であり、特許請求の範囲における第３の方向に相当する）における境界線ＢＬの一方側（Ｘ軸負方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。また、第３の孔部分ＨＰ３は、Ｚ軸方向視で、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの他方側（Ｘ軸正方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。

また、本実施形態では、図１２に示すように、上記仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分２３１の幅と、第２の導電性部分２３２の幅とは、互いに等しくなっている。すなわち、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置に、段差が存在しない。

また、図１４は、空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２を、境界線ＢＬ（第１の仮想直線ＶＬ１）を基準として、第１の導電性部分２３１に略平行な姿勢となるように、図１３の矢印ＡＲ１の方向に回転させた仮想状態を示している。なお、本実施形態では、第３の導電性部分２３３と第４の導電性部分２３４との間にも角度θ２の傾きが存在するため、仮想状態は、第２の仮想直線ＶＬ２を基準として、第４の導電性部分２３４を第３の導電性部分２３３に略平行な姿勢となるように図１３の矢印ＡＲ２の方向に回転させ、第１の導電性部分２３１と第３の導電性部分２３３と第４の導電性部分２３４とが略平行な姿勢となった状態である。すなわち、この仮想状態の空気極側集電部材２００は、特定部分ＳＰの曲げ起こし（図８のＳ１２０）が実行される前の状態の金属部材２１０（図９参照）に被覆層２２０が形成された構成に相当する。この仮想状態において、空気極側集電部材２００は、以下の式（２）および（３）を満たしている。なお、本実施形態では、第２の導電性部分２３２や貫通孔ＨＯｃの形状が、境界線ＢＬの垂直二等分線に対して左右対称である。
ΔＷｂ／２ ＜ Ｗｂｍ／２ ・・・（２）
Σｔｂ ＜ Ｄ ・・・（３）
ただし、
・Ｗｂｍ：
上記仮想状態において、境界線ＢＬから境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）に距離Ｌ２だけ離れた第２の位置における、第２の導電性部分２３２を構成する金属部材２１０（第２の金属部分２１２）の幅（以下、「距離Ｌ２の位置における幅」という）
・ΔＷｂ：
上記仮想状態において、上記第２の位置における第１の孔部分ＨＰ１を構成する金属部材２１０の開口幅Ｗｂｏ（ただし、Ｗｂｏ＞Ｗｂｍ）から、上記幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍを差し引いた差分（Ｗｂｏ－Ｗｂｍ）
・Ｄ：
上記仮想状態において、上記第２の位置における、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）の第２の導電性部分２３２を構成する金属部材２１０（第２の金属部分２１２）外周上の点から、貫通孔ＨＯｃを形成する第１の導電性部分２３１の内周までの最短距離
・Σｔｂ：
上記最短距離の両端の位置における被覆層２２０の厚さの和

図１４に示すように、上記式（２）において、「ΔＷｂ／２」は、上記仮想状態において、Ｚ軸方向視における第１の金属部分２１１の縁（第１の金属部分２１１における金属部材貫通孔ＨＯｍを形成する内周）と、第２の金属部分２１２の縁（第２の金属部分２１２の外周）との間の距離を表している。この「ΔＷｂ／２」が、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍの２分の１（Ｗｂｍ／２）より小さいことは、この位置における第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍが比較的大きいことを意味している。また、図１４に示すように、本実施形態では、上記式（３）における「Ｄ」は、「ΔＷｂ／２」に等しい。この「Ｄ（＝ΔＷｂ／２）」が、被覆層２２０の厚さの合計Σｔｂより大きいことは、この位置における第１の金属部分２１１と第２の金属部分２１２との両方の表面に被覆層２２０を均一に形成することができることを意味している。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００は、上記仮想状態において上記式（２）および（３）を満たすように構成されているため、結果的に、以下の式（１）を満たしている（図１２参照）。
２×ｔａ ＜ ΔＷａ／２ ＜ Ｗａｍ／２ ・・・（１）
ただし、
・Ｗａｍ：
境界線ＢＬから境界線ＢＬに直交する方向（ＸＹ平面に対して角度θ１だけ傾いた方向（図５参照））に第２の導電性部分２３２の表面に沿って距離Ｌ１だけ離れた第１の位置における、第２の導電性部分２３２を構成する金属部材２１０（第２の金属部分２１２）の幅（以下、「距離Ｌ１の位置における幅Ｗａｍ」という）
・ΔＷａ：
境界線ＢＬから境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）に上記距離Ｌ１だけ離れた位置における、第１の導電性部分２３１を構成する金属部材２１０（第１の金属部分２１１）の開口幅Ｗａｏから、上記幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍを差し引いた差分（Ｗａｏ－Ｗａｍ）
・ｔａ：
上記第１の位置における被覆層２２０の厚さ

図１２に示すように、上記式（１）において、「ΔＷａ／２」は、Ｚ軸方向視における第１の金属部分２１１の縁（第１の金属部分２１１における金属部材貫通孔ＨＯｍを形成する内周）と、第２の金属部分２１２の縁（第２の金属部分２１２の外周）との間の距離を表している。この「ΔＷａ／２」が、被覆層２２０の厚さｔａの２倍（２×ｔａ）より大きいことは、この位置における第１の金属部分２１１と第２の金属部分２１２との表面に被覆層２２０を形成しても、部材同士の干渉が起こらないことを意味している。また、この「ΔＷａ／２」が、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍの２分の１（Ｗａｍ／２）より小さいことは、この位置における第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍが比較的大きいことを意味している。

なお、本実施形態では、空気極側集電部材２００が上述した製造方法により製造されるため、境界線ＢＬを基準とした第１の孔部分ＨＰ１の長さ（Ｙ軸方向の大きさ）は、境界線ＢＬを基準とした第２の導電性部分２３２の表面の長さ（Ｙ軸方向の大きさ）より長くなっている。

Ａ－３－３．本実施形態の空気極側集電部材２００の構成から導かれる効果：
以上説明したように、本実施形態の空気極側集電部材２００は、金属（第１の金属部分２１１）を含む第１の導電性部分２３１と、金属（第２の金属部分２１２）を含む第２の導電性部分２３２とを備える。第１の導電性部分２３１は、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分である。第１の導電性部分２３１には、貫通孔ＨＯｃが形成されている。また、第２の導電性部分２３２は、Ｚ軸方向視における貫通孔ＨＯｃを形成する第１の導電性部分２３１の内周から、第１の導電性部分２３１の表面に交差する方向に延伸する板状部分（第３の導電性部分２３３）を含んでいる。また、第１の導電性部分２３１に形成された貫通孔ＨＯｃは、第１の孔部分ＨＰ１と、第２の孔部分ＨＰ２と、第３の孔部分ＨＰ３とを有する。第１の孔部分ＨＰ１は、Ｚ軸方向視で、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、境界線ＢＬを通る直線（第１の仮想直線ＶＬ１）と第１の導電性部分２３１の内周との２つの交点Ｐ１，Ｐ２の間を結んだ仮想線分ＶＳの全体に面している。第２の孔部分ＨＰ２は、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの一方側（Ｘ軸負方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。また、第３の孔部分ＨＰ３は、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸正方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの他方側（Ｘ軸正方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。本実施形態の空気極側集電部材２００は、このような構成を有するため、以下に説明するように、応力集中に起因する空気極側集電部材２００のひび割れの発生を抑制することができる。

図１５は、比較例における空気極側集電部材２００Ｘの構成を示す説明図である。図１５に示す比較例の空気極側集電部材２００Ｘは、図１２に示す本実施形態の空気極側集電部材２００と比較して、第１の導電性部分２３１の形状が異なっている。具体的には、比較例の空気極側集電部材２００Ｘでは、金属部材２１０の曲げ起こし加工（図８のＳ１２０）の際の曲げ起こし位置が、第１の仮想直線ＶＬ１の位置ではなく、比較仮想直線ＶＬ０（図９参照）の位置となっている。なお、比較仮想直線ＶＬ０は、第１の仮想直線ＶＬ１と異なり、スリットＳＬを複数の部分に仮想的に分けないような直線である。すなわち、比較例の空気極側集電部材２００Ｘでは、貫通孔ＨＯｃが、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬを通る直線（比較仮想直線ＶＬ０）と第１の導電性部分２３１の内周との２つの交点Ｐ１，Ｐ２の間を結んだ仮想線分ＶＳによって複数の部分に分けられることがない。その結果、比較例の空気極側集電部材２００Ｘでは、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬに直交する第２の方向（Ｙ軸方向（ただし、第２の導電性部分２３２の先端側とは反対の方向であるＹ軸正方向））における貫通孔ＨＯｃの端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所（以下、「孔端部対向部Ｙ２」という）が、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置に一致する。そのため、比較例の空気極側集電部材２００Ｘにおける孔端部対向部Ｙ２は、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置で折れ曲がることとなる。比較例の空気極側集電部材２００Ｘは、このような構成であるため、例えば、燃料電池スタック１００の運転時等において空気極側集電部材２００Ｘが熱膨張・熱収縮を繰り返すことに伴い生ずる応力が、空気極側集電部材２００Ｘの特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ２）に集中する。その結果、比較例の空気極側集電部材２００Ｘでは、空気極側集電部材２００Ｘにおける特定の箇所においてひび割れが発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態の空気極側集電部材２００では、図１２に示すように、第１の導電性部分２３１に形成された貫通孔ＨＯｃが、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬを通る直線（第１の仮想直線ＶＬ１）と第１の導電性部分２３１の内周との２つの交点Ｐ１，Ｐ２の間を結んだ仮想線分ＶＳによって、上述した第１の孔部分ＨＰ１と第２の孔部分ＨＰ２と第３の孔部分ＨＰ３とに分けられる。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００では、孔端部対向部Ｙ２（すなわち、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬに直交する第２の方向（ただし、第２の導電性部分２３２の先端側とは反対の方向）における貫通孔ＨＯｃの端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所）が、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置に一致しない。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００における孔端部対向部Ｙ２は、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置のように折れ曲がってはおらず、略平板形状となる。本実施形態の空気極側集電部材２００は、このような構成であるため、例えば、燃料電池スタック１００の運転時等において空気極側集電部材２００が熱膨張・熱収縮を繰り返すことに伴い生ずる応力が、空気極側集電部材２００の特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ２）に集中することを抑制することができる。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、空気極側集電部材２００の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００では、上記仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分２３１の幅と第２の導電性部分２３２の幅とが互いに等しい。すなわち、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置に、段差が存在しない。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、空気極側集電部材２００の特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ２）に応力が集中することを効果的に抑制することができ、空気極側集電部材２００の特定の箇所においてひび割れが発生することを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００では、第１の導電性部分２３１は、Ｃｒを含有する板状の金属部材２１０（第１の金属部分２１１）と、第１の金属部分２１１の表面に形成され、第１の金属部分２１１からのＣｒの拡散を抑制する被覆層２２０とを有する。同様に、第２の導電性部分２３２は、Ｃｒを含有する板状の金属部材２１０（第２の金属部分２１２）と、第２の金属部分２１２の表面に形成され、第２の金属部分２１２からのＣｒの拡散を抑制する被覆層２２０とを有する。すなわち、本実施形態の空気極側集電部材２００では、貫通孔ＨＯｃが、仮想線分ＶＳによって第１の孔部分ＨＰ１と第２の孔部分ＨＰ２と第３の孔部分ＨＰ３とに分けられる。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００では、金属部材２１０の特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ２を構成する部分）において、被覆層２２０にひび割れが発生することを抑制することができる。従って、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、被覆層２２０によって金属部材２１０からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００は、上述したように、以下の式（１）を満たしている。
２×ｔａ ＜ ΔＷａ／２ ＜ Ｗａｍ／２ ・・・（１）
そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００では、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍを比較的大きくすることができ、かつ、第１の金属部分２１１と第２の金属部分２１２との表面に被覆層２２０を形成しても部材（部位）同士の干渉の発生を抑制することができる。従って、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ１の位置における幅）Ｗａｍが小さくなることに伴って空気極側集電部材２００による集電機能が低下することを回避しつつ、部材（部位）同士の干渉に起因する被覆層２２０の剥離や部材の破損等の発生を抑制することができる。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００は、上述したように、以下の式（２）および（３）を満たしている。
ΔＷｂ／２ ＜ Ｗｂｍ／２ ・・・（２）
Σｔｂ ＜ Ｄ ・・・（３）
そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００では、第１の金属部分２１１と第２の金属部分２１２とを備える金属部材２１０を曲げ加工（図８のＳ１２０）により製造する場合において、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍを比較的大きくすることができ、かつ、第１の金属部分２１１と第２の金属部分２１２との両方の表面に被覆層２２０を均一に形成することができる。従って、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、第２の金属部分２１２の幅（距離Ｌ２の位置における幅）Ｗｂｍが小さくなることに伴って空気極側集電部材２００による集電機能が低下することを回避しつつ、被覆層２２０によって金属部材２１０からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の空気極側集電部材２００では、被覆層２２０は、スピネル型酸化物とペロブスカイト型酸化物との少なくとも一方を含むように構成されている。そのため、本実施形態の空気極側集電部材２００によれば、被覆層２２０によって金属部材２１０からのＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。

Ａ－４．燃料極側集電部材３００の詳細説明：
図１６は、本実施形態における燃料極側集電部材３００の詳細構成を示す説明図である。図１６には、図７のＸ２部のＸＹ断面構成が拡大して示されている。以下、主として図４、図７および図１６を参照して、燃料極側集電部材３００の詳細構成を説明する。なお、燃料極側集電部材３００の構成は、上述した空気極側集電部材２００の構成と類似しているため、以下では、燃料極側集電部材３００の構成の内、空気極側集電部材２００の構成と相違する点を中心に説明する。

図４、図７および図１６に示すように、燃料極側集電部材３００は、第１の導電性部分３０１と、第２の導電性部分３０２とを備えている。また、第２の導電性部分３０２は、第３の導電性部分３０３と、第４の導電性部分３０４とを有している。なお、本実施形態では、燃料極側集電部材３００は、例えば、ニッケルやニッケル合金等の導電性材料により形成されている。燃料極側集電部材３００は、空気極側集電部材２００のように被覆層に覆われてはいない。

本実施形態では、燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１は、インターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）に接触しており、各第４の導電性部分３０４は、単セル１１０の燃料極１１６に接触している。また、第３の導電性部分３０３は、第１の導電性部分３０１と各第４の導電性部分３０４とをつないでいる。燃料極側集電部材３００は、このような構成であるため、上述したように、単セル１１０の燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。

なお、燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１と第４の導電性部分３０４との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。スペーサー１４９の存在により、燃料極側集電部材３００が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電部材３００を介した単セル１１０の燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。

燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１は、Ｚ軸方向に直交する略平板状である。ここで、Ｚ軸方向に直交する略平板状とは、Ｚ軸方向に直交する厳密な平板形状に限られず、Ｚ軸方向に直交する仮想平面に対して５度未満の傾きを有する部分を備える形状を含む。また、燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１には、貫通孔ＨＯａが形成されている。

また、燃料極側集電部材３００の第２の導電性部分３０２は、Ｚ軸方向視における貫通孔ＨＯａを形成する第１の導電性部分３０１の内周（より具体的には、図１６のＹ３部の縁部）から、第１の導電性部分３０１の表面（Ｚ軸に略平行な表面）に交差する方向に延伸する板状部分（すなわち、第３の導電性部分３０３）を含んでいる。本実施形態では、第１の導電性部分３０１の表面と第３の導電性部分３０３の表面とのなす角は、略９０度である。また、第２の導電性部分３０２は、さらに、境界線ＢＬとは反対側の先端側に、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分（第４の導電性部分３０４）を含んでいる。本実施形態では、第３の導電性部分３０３の表面と第４の導電性部分３０４の表面とのなす角は、略９０度である。

燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１に形成された貫通孔ＨＯａは、第１の孔部分ＨＰ１と、第２の孔部分ＨＰ２と、第３の孔部分ＨＰ３とを有している。第１の孔部分ＨＰ１は、Ｚ軸方向視で、第１の導電性部分３０１と第２の導電性部分３０２との境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向であり、特許請求の範囲における第２の方向に相当する）において、仮想線分ＶＳの全体に面している。ここで、仮想線分ＶＳは、境界線ＢＬを通る直線（すなわち、図１６の第３の仮想直線ＶＬ３）と、第１の導電性部分３０１の貫通孔ＨＯａを形成する内周と、の２つの交点Ｐ３，Ｐ４の間を結んだ仮想的な線分である。

また、第２の孔部分ＨＰ２は、Ｚ軸方向視で、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸負方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向であり、特許請求の範囲における第３の方向に相当する）における境界線ＢＬの一方側（Ｘ軸負方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。また、第３の孔部分ＨＰ３は、Ｚ軸方向視で、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側（Ｙ軸負方向側）に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの他方側（Ｘ軸正方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。

また、本実施形態では、上記仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分３０１の幅と、第２の導電性部分３０２の幅とは、互いに等しくなっている。すなわち、第１の導電性部分３０１と第２の導電性部分３０２との境界線ＢＬの位置に、段差が存在しない。

上述した構成の燃料極側集電部材３００は、図８を参照して上述した空気極側集電部材２００の製造方法と同様の方法により製造することができる。ただし、燃料極側集電部材３００の製造の際の曲げ起こし・折り曲げ加工の方向・角度は、空気極側集電部材２００の製造の際のものとは異なる。また、燃料極側集電部材３００は被覆層２２０を有していないため、空気極側集電部材２００の製造の際に実行される被覆層２２０の形成工程は、燃料極側集電部材３００の製造の際には実行されない。

以上説明したように、本実施形態の燃料極側集電部材３００は、金属製の第１の導電性部分３０１と、金属製の第２の導電性部分３０２とを備える。第１の導電性部分３０１は、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分である。第１の導電性部分３０１には、貫通孔ＨＯａが形成されている。また、第２の導電性部分３０２は、Ｚ軸方向視における貫通孔ＨＯａを形成する第１の導電性部分３０１の内周から、第１の導電性部分３０１の表面に交差する方向に延伸する板状部分（第３の導電性部分３０３）を含んでいる。また、第１の導電性部分３０１に形成された貫通孔ＨＯａは、第１の孔部分ＨＰ１と、第２の孔部分ＨＰ２と、第３の孔部分ＨＰ３とを有する。第１の孔部分ＨＰ１は、Ｚ軸方向視で、第１の導電性部分３０１と第２の導電性部分３０２との境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、境界線ＢＬを通る直線（第３の仮想直線ＶＬ３）と第１の導電性部分３０１の内周との２つの交点Ｐ３，Ｐ４の間を結んだ仮想線分ＶＳの全体に面している。第２の孔部分ＨＰ２は、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの一方側（Ｘ軸負方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。また、第３の孔部分ＨＰ３は、境界線ＢＬに直交する方向（Ｙ軸方向）において、仮想線分ＶＳに対して第１の孔部分ＨＰ１とは反対側に位置し、かつ、仮想線分ＶＳに平行な方向（Ｘ軸方向）における境界線ＢＬの他方側（Ｘ軸正方向側）で、第１の孔部分ＨＰ１に連続している。従って、本実施形態の燃料極側集電部材３００によれば、空気極側集電部材２００について上述したのと同様に、燃料極側集電部材３００の特定の箇所（例えば、第１の導電性部分３０１と第２の導電性部分３０２との境界線ＢＬに直交する第２の方向（Ｙ軸方向）における貫通孔ＨＯａの端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所（図１６に示す孔端部対向部Ｙ４））に応力が集中することを抑制することができ、燃料極側集電部材３００の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

また、本実施形態の燃料極側集電部材３００では、上記仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分３０１の幅と第２の導電性部分３０２の幅とが互いに等しい。すなわち、第１の導電性部分３０１と第２の導電性部分３０２との境界線ＢＬの位置に、段差が存在しない。そのため、本実施形態の燃料極側集電部材３００によれば、燃料極側集電部材３００の特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ４）に応力が集中することを効果的に抑制することができ、燃料極側集電部材３００の特定の箇所においてひび割れが発生することを効果的に抑制することができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における単セル１１０、空気極側集電部材２００、燃料極側集電部材３００、発電単位１０２または燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態の空気極側集電部材２００では、仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分２３１の幅と第２の導電性部分２３２の幅とが互いに等しいとしているが（図１２参照）、図１７に示す変形例の空気極側集電部材２００のように、仮想線分ＶＳ上における第１の導電性部分２３１の幅が、第２の導電性部分２３２の幅より大きいとしてもよい。図１７に示す変形例の空気極側集電部材２００においても、上記実施形態の空気極側集電部材２００と同様に、第１の導電性部分２３１に形成された貫通孔ＨＯｃが、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬを通る直線（第１の仮想直線ＶＬ１）と第１の導電性部分２３１の内周との２つの交点Ｐ１，Ｐ２の間を結んだ仮想線分ＶＳによって、第１の孔部分ＨＰ１と第２の孔部分ＨＰ２と第３の孔部分ＨＰ３とに分けられている。そのため、図１７に示す変形例の空気極側集電部材２００では、孔端部対向部Ｙ２（すなわち、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬに直交する第２の方向（ただし、第２の導電性部分２３２の先端側とは反対の方向）における貫通孔ＨＯｃの端部に面する箇所の内、屈曲している部分を構成する箇所）が、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置に一致しない。すなわち、図１７に示す比較例の空気極側集電部材２００における孔端部対向部Ｙ２は、第１の導電性部分２３１と第２の導電性部分２３２との境界線ＢＬの位置のように、第１の導電性部分２３１に略平行な表面に交差する方向に延伸した第３の導電性部分２３３と連続しておらず（たとえば、折れ曲がってはおらず）、第１の導電性部分２３１に略平行な略平板形状となる。そのため、図１７に示す変形例の空気極側集電部材２００においても、例えば、燃料電池スタック１００の運転時等において空気極側集電部材２００が熱膨張・熱収縮を繰り返すことに伴い生ずる応力が、空気極側集電部材２００の特定の箇所（例えば、孔端部対向部Ｙ２）に集中することを抑制することができる。従って、図１７に示す変形例の空気極側集電部材２００においても、空気極側集電部材２００の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２を境界線ＢＬを基準として第１の導電性部分２３１に略平行な姿勢となるように回転させた仮想状態（図１４参照）において、第２の導電性部分２３２のＺ軸方向視での形状が略矩形であるが、図１８および図１９に示す変形例の空気極側集電部材２００のように、仮想状態（図１９に示す状態）において、第２の導電性部分２３２のＺ軸方向視での形状が他の形状（例えば、略台形）であるとしてもよい。

なお、図１８および図１９に示す変形例の空気極側集電部材２００では、上記実施形態の空気極側集電部材２００と同様に、仮想状態（図１９）において以下の式（２）および（３）を満たしている。
ΔＷｂ／２ ＜ Ｗｂｍ／２ ・・・（２）
Σｔｂ ＜ Ｄ ・・・（３）

また、図１８および図１９に示す変形例の空気極側集電部材２００では、上記実施形態の空気極側集電部材２００と同様に、仮想状態ではない通常の状態（図１８）において以下の式（１）を満たしている。
２×ｔａ ＜ ΔＷａ／２ ＜ Ｗａｍ／２ ・・・（１）

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００の第２の導電性部分２３２が、第３の導電性部分２３３（すなわち、第１の導電性部分２３１の表面に交差する方向に延伸する板状部分）と、第４の導電性部分２３４（すなわち、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分）とから構成されているが、第２の導電性部分２３２が、第４の導電性部分２３４を有さず、第３の導電性部分２３３のみから構成されるとしてもよい。このような構成では、第３の導電性部分２３３が空気極１１４に接続されることとなる。

同様に、上記実施形態では、燃料極側集電部材３００の第２の導電性部分３０２が、第３の導電性部分３０３（すなわち、第１の導電性部分３０１の表面に交差する方向に延伸する板状部分）と、第４の導電性部分３０４（すなわち、Ｚ軸方向に直交する略平板状の部分）とから構成されているが、第２の導電性部分３０２が、第４の導電性部分３０４を有さず、第３の導電性部分３０３のみから構成されるとしてもよい。このような構成では、第３の導電性部分３０３が燃料極１１６に接続されることとなる。

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１がインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）に接触しており、第２の導電性部分２３２を構成する第４の導電性部分２３４が空気極１１４に接触しているが、反対に、第２の導電性部分２３２がインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）に接触しており、第１の導電性部分２３１が空気極１１４に接触しているとしてもよい。

同様に、上記実施形態では、燃料極側集電部材３００の第１の導電性部分３０１がインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）に接触しており、第２の導電性部分３０２を構成する第４の導電性部分３０４が燃料極１１６に接触しているが、反対に、第２の導電性部分３０２がインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）に接触しており、第１の導電性部分３０１が燃料極１１６に接触しているとしてもよい。

また、上記実施形態において、空気極側集電部材２００の形状が、燃料極側集電部材３００の形状と同様の形状であるとしてもよい。すなわち、上記実施形態における空気極側集電部材２００の形状は、第１の導電性部分２３１を基準とした第３の導電性部分２３３の曲げ方向（回転方向）と、第３の導電性部分２３３を基準とした第４の導電性部分２３４の曲げ方向（回転方向）とが反対方向である形状であるが、燃料極側集電部材３００と同様に、両者の曲げ方向が同一方向である形状であるとしてもよい。

同様に、上記実施形態において、燃料極側集電部材３００の形状が、空気極側集電部材２００の形状と同様の形状であるとしてもよい。すなわち、上記実施形態における燃料極側集電部材３００の形状は、第１の導電性部分３０１を基準とした第３の導電性部分３０３の曲げ方向（回転方向）と、第３の導電性部分３０３を基準とした第４の導電性部分３０４の曲げ方向（回転方向）とが同一方向である形状であるが、空気極側集電部材２００と同様に、両者の曲げ方向が反対方向である形状であるとしてもよい。

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００が、金属部材２１０と被覆層２２０とから構成されているが、空気極側集電部材２００が、被覆層２２０を有さず、金属部材２１０のみから構成されるとしてもよい。また、上記実施形態では、燃料極側集電部材３００が被覆層を有さないが、燃料極側集電部材３００が、Ｃｒを含む金属（例えば、フェライト系ステンレス等）により形成された金属部材と、導電性材料（例えば、Ｎｉ等）により形成され、該金属部材を覆う被覆層とから構成されるとしてもよい。

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００が接合層を介さずに空気極１１４に接しているが、空気極側集電部材２００が接合層を介して空気極１１４に接しているとしてもよい。また、上記実施形態では、燃料極側集電部材３００が接合層を介さずに燃料極１１６に接しているが、燃料極側集電部材３００が接合層を介して燃料極１１６に接するとしてもよい。

また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００の第１の導電性部分２３１と空気極１１４との間、および、第４の金属部分２１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）との間に、スペーサー１３９が配置されているが、これらのスペーサー１３９の内の一方または両方が配置されないとしてもよい。

また、上記実施形態において、第２の孔部分ＨＰ２を形成する角部の内、Ｘ軸方向（第３の方向）において第３の孔部分ＨＰ３に最も近い角部と、第３の孔部分ＨＰ３を形成する角部の内、Ｘ軸方向（第３の方向）において第２の孔部分ＨＰ２に最も近い角部と、の少なくとも一方は、Ｒ形状であるとしてもよい。図１２等に示すように、第２の孔部分ＨＰ２を形成する角部の内、Ｘ軸方向（第３の方向）において第３の孔部分ＨＰ３に最も近い角部、および、第３の孔部分ＨＰ３を形成する角部の内、Ｘ軸方向（第３の方向）において第２の孔部分ＨＰ２に最も近い角部は、空気極側集電部材２００における孔端部対向部Ｙ２である。そのため、それらの角部の少なくとも一方をＲ形状とすれば、応力が集中することを極めて効果的に抑制することができ、ひび割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。なお、Ｒ形状の曲率は、０．１ｍｍ～１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２５ｍｍ～０．７５ｍｍ以下であることが好ましい。

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、燃料電池スタック１００を構成する複数の発電単位１０２のすべてにおける空気極側集電部材２００および燃料極側集電部材３００の両方について、上記実施形態で説明した構成が採用されている必要はなく、燃料電池スタック１００を構成する複数の発電単位１０２の少なくとも１つにおける空気極側集電部材２００と燃料極側集電部材３００との少なくとも一方について、上記実施形態で説明した構成が採用されていればよい。

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に、ガスの供給または排出のための流路であるマニホールド１６１，１６２，１７１，１７２が形成されているが、これらのマニホールド１６１，１６２，１７１，１７２の内の少なくとも１つに関し、このような流路が形成されず、燃料電池スタック１００の外部とガス室（空気室１６６または燃料室１７６）との間のガスのやりとりが直接行われるとしてもよい。

また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。例えば、上記実施形態では、空気極側集電部材２００を構成する金属部材２１０がフェライト系ステンレスにより形成されているが、金属部材２１０が他の材料により形成されてもよい。また、上記実施形態では、空気極側集電部材２００を構成する被覆層２２０がスピネル型酸化物とペロブスカイト型酸化物との少なくとも一方を含むように構成されているが、被覆層２２０がスピネル型酸化物およびペロブスカイト型酸化物以外の他の材料により形成されてもよい。

また、上記実施形態における燃料極側集電部材３００および空気極側集電部材２００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、燃料極側集電部材３００および／または空気極側集電部材２００の製造の際に、上述した曲げ加工の代わりに、切削や鋳造、接合、エッチング等が行われるとしてもよい。

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００は複数の略平板状の発電単位１０２（単セル１１０）が並べて配置された構成であるが、本発明は、他の形状（例えば円筒状）の発電単位（単セル）が複数並べて配置された燃料電池スタックにも同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックにおいても、上述した構成の空気極側集電部材２００や燃料極側集電部材３００を採用することにより、空気極側集電部材２００や燃料極側集電部材３００の特定の箇所においてひび割れが発生することを抑制することができる。

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。また、本発明は、電気化学反応単位を構成する集電部材に限らず、金属を含み、第１の方向に直交する略平板状であり、貫通孔が形成された第１の導電性部分と、金属を含み、前記第１の方向視における前記貫通孔を形成する前記第１の導電性部分の内周から前記第１の導電性部分の表面に交差する方向に延伸する板状部分を含む第２の導電性部分と、を備える導電性部材一般に適用可能である。

２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 １００：燃料電池スタック １０２：燃料電池発電単位 １０４：エンドプレート １０６：エンドプレート １０８：連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３９：スペーサー １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４９：スペーサー １５０：インターコネクタ １５２：被覆層 １６１：酸化剤ガス導入マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス導入マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 ２００：空気極側集電部材 ２１０：金属部材 ２１１：第１の金属部分 ２１２：第２の金属部分 ２１３：第３の金属部分 ２１４：第４の金属部分 ２１８：酸化被膜層 ２２０：被覆層 ２３１：第１の導電性部分 ２３２：第２の導電性部分 ２３３：第３の導電性部分 ２３４：第４の導電性部分 ３００：燃料極側集電部材 ３０１：第１の導電性部分 ３０２：第２の導電性部分 ３０３：第３の導電性部分 ３０４：第４の導電性部分

Claims (11)

1. 金属を含み、第１の方向に直交する略平板状であり、貫通孔が形成された第１の導電性部分と、金属を含み、前記第１の方向視における前記貫通孔を形成する前記第１の導電性部分の内周から前記第１の導電性部分の表面に交差する方向に曲げ起こされて延伸する第１の板状部分を含む第２の導電性部分と、を備える導電性部材において、
   前記第２の導電性部分は、さらに、前記第１の方向に直交する略平板状の第２の板状部分であって、前記第１の導電性部分の前記内周から前記第１の導電性部分の表面に交差する方向に曲げ起こされて延伸する前記第１の板状部分の先端から、前記第１の方向視で前記第１の導電性部分と前記第２の導電性部分との境界線を基準として前記第１の導電性部分側から前記貫通孔側に向かう方向に曲げ起こされて延伸する第２の板状部分を含み、
   前記貫通孔は、
   前記第１の方向視で、
   前記第１の導電性部分と前記第２の導電性部分との前記境界線に直交する第２の方向において、前記境界線を通る直線と前記第１の導電性部分の内周との２つの交点の間を結んだ仮想線分の全体に面する第１の孔部分と、
   前記第２の方向において、前記仮想線分に対して前記第１の孔部分とは反対側に位置し、かつ、前記仮想線分に平行な第３の方向における前記境界線の一方側で、前記第１の孔部分に連続する第２の孔部分と、
   前記第２の方向において、前記仮想線分に対して前記第１の孔部分とは反対側に位置し、かつ、前記第３の方向における前記境界線の他方側で、前記第１の孔部分に連続する第３の孔部分と、
   を有することを特徴とする、導電性部材。
2. 請求項１に記載の導電性部材において、
   前記仮想線分上における前記第１の導電性部分の幅と前記第２の導電性部分の幅とは、互いに等しいことを特徴とする、導電性部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の導電性部材において、
   前記第１の導電性部分と前記第２の導電性部分とのそれぞれは、
   Ｃｒを含有する板状の金属部材と、
   前記金属部材の表面に形成され、前記金属部材からのＣｒの拡散を抑制する被覆層と、
   を有することを特徴とする、導電性部材。
4. 請求項３に記載の導電性部材において、
   以下の式（１）を満たすことを特徴とする、導電性部材。
   ２×ｔａ ＜ ΔＷａ／２ ＜ Ｗａｍ／２ ・・・（１）
   ただし、
   Ｗａｍ：前記境界線から前記境界線に直交する方向に前記第２の導電性部分の表面に沿って距離Ｌ１だけ離れた第１の位置における前記金属部材の幅
   ΔＷａ：前記境界線から前記第２の方向に前記距離Ｌ１だけ離れた位置における前記金属部材の開口幅Ｗａｏから、前記幅Ｗａｍを差し引いた差分（Ｗａｏ－Ｗａｍ）
   ｔａ：前記第１の位置における前記被覆層の厚さ
5. 請求項３に記載の導電性部材において、
   以下の式（２）および式（３）を満たすことを特徴とする、導電性部材。
   ΔＷｂ／２ ＜ Ｗｂｍ／２ ・・・（２）
   Σｔｂ ＜ Ｄ ・・・（３）
   ただし、
   Ｗｂｍ：前記第２の導電性部分を、前記境界線を基準として、前記第１の導電性部分に略平行な姿勢となるように回転させた仮想状態において、前記境界線から前記第２の方向に距離Ｌ２だけ離れた第２の位置における前記第２の導電性部分を構成する前記金属部材の幅
   ΔＷｂ：前記仮想状態において、前記第２の位置における前記第１の孔部分を構成する前記金属部材の開口幅Ｗｂｏから、前記幅Ｗｂｍを差し引いた差分（Ｗｂｏ－Ｗｂｍ）
   Ｄ：前記仮想状態において、前記第２の位置における前記第３の方向の前記第２の導電性部分を構成する前記金属部材の外周上の点から前記内周までの最短距離
   Σｔｂ：前記最短距離の両端の位置における前記被覆層の厚さの和
6. 請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の導電性部材において、
   前記被覆層は、スピネル型酸化物とペロブスカイト型酸化物との少なくとも一方を含むことを特徴とする、導電性部材。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の導電性部材において、
   前記第２の孔部分を形成する角部の内、前記第３の方向において前記第３の孔部分に最も近い角部と、前記第３の孔部分を形成する角部の内、前記第３の方向において前記第２の孔部分に最も近い角部と、の少なくとも一方は、Ｒ形状であることを特徴とする、導電性部材。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の導電性部材において、
   前記導電性部材は、固体酸化物形の電気化学反応単位用の導電性部材であることを特徴とする、導電性部材。
9. 電気化学反応単位であって、
   固体酸化物を含む電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、
   前記電気化学反応単セルに対して前記第１の方向の一方側に配置され、前記空気極または前記燃料極に電気的に接続された集電部材として機能する請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の導電性部材と、
   を備えることを特徴とする、電気化学反応単位。
10. 請求項９に記載の電気化学反応単位において、
    前記電気化学反応単位は、燃料電池発電単位であることを特徴とする、電気化学反応単位。
11. 前記第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
    前記複数の電気化学反応単位の少なくとも１つは、請求項９または請求項１０に記載の電気化学反応単位であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。

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